EL SISTEMA INMUNE. UNA ESTRATEGIA DE DEFENSA EN LOS SERES VIVOS
Por: Tobías Portillo Bobadilla y Bertha Pérez Hernández
Red de Biodiversidad y Sistemática, Instituto de Ecología A.C.
Resumen
El sistema inmune no es exclusivo de los seres humanos, también se encuentra en invertebrados, así como en plantas. Además de ser la maquinaria de defensa, el sistema inmune participa en el desarrollo, reproducción, en el proceso de cicatrización y en el metabolismo.
Figura 1. Elementos que conforman el sistema inmune. Autor: Tobías Portillo
Palabras claves
sistema inmune, antígenos, anticuerpos.
Artículo
El sistema inmune se clasifica en respuesta innata y respuesta adquirida. La primera se caracteriza por la velocidad de la reacción y la segunda por la especificidad. Los elementos que componen al sistema inmune innato son: los neutrófilos, los monocitos, los macrófagos, las citocinas, las proteínas complemento y las de fase acuosa. Cuando ocurre una infección el sistema inmune innato reacciona activando a los neutrófilos para eliminar al patógeno, sin embargo, al ser una respuesta de reacción rápida puede llegar a ser inespecífica generando sobre reacciones en el cuerpo como el síndrome de respuesta inflamatoria sistémica, así como las alergias.
Figura 2. Respuesta inmune. Autor: Paintman DO11.10
En otros seres vivos también existe un sistema inmune innato. A diferencia del humano u otros vertebrados, en los invertebrados no hay una respuesta adquirida basada en anticuerpos. La respuesta consiste en producir moléculas de defensa, péptidos antimicrobianos, moléculas reactivas de oxígeno, o activar como en algunos insectos, la melanización que es el encapsulamiento del intruso con melanina. Una infección o daño desencadena la producción de melanina, proceso que se ha asociado a la cicatrización, bronceado o inmunidad. Los organismos tienen formas de controlar la respuesta inmune excesiva. Por ejemplo, en el gusano de seda Bombyx mori, así como en otros insectos, se encontró que la respuesta inmune de melanización está regulada por sus niveles de dopamina.
Los receptores de reconocimiento de patrones (PRRs) permiten saber el momento de iniciar una respuesta. Estos receptores son diversas proteínas de membrana que activan la respuesta innata. Su función es identificar a las moléculas extrañas y favorecer la fagocitosis, la agregación celular, y eventualmente, la lisis de los parásitos. Este comportamiento, es común en muchos seres vivos. Las células defensoras rodean y encapsulan a los cuerpos extraños para destruirlos y eliminarlos. Por ejemplo, en el mosquito Anopheles gambiae se encuentran receptores que detectan a su parásito protista Plasmodium, causante de la malaria o paludismo. En otros insectos, moluscos, equinodermos (estrellas de mar) y cordados observamos proteínas (PGRPs) que detectan peptidoglicanos, elementos de la pared celular de las bacterias. De igual manera, se hallan receptores que identifican polisacáridos, moléculas componentes de la pared celular de plantas, hongos y otros microorganismos. En las plantas, las células no tienen la capacidad de desplazarse. No existen células defensoras que busquen a los intrusos y los receptores son otras proteínas llamadas RLKs. Cuando los patógenos producen moléculas que interfieren con la respuesta inmune de la planta, se producen las proteínas NRL de resistencia a enfermedades. Estas inician respuestas inmunes reguladas por micro RNAs (miRNAs) que derivan en la muerte celular programada en el sitio de la infección. No sin antes, avisar a las células vecinas sanas, para conferirles resistencia adquirida. Para combatir los virus, las plantas poseen el ARN de interferencia que interfiere con la replicación del virus.
Figura 3. Estructura de un anticuerpo. Autor: Gustavo Carra
¿Cómo se da la especificidad de la respuesta adquirida? El sistema inmune adquirido o adaptativo (SIA), en vertebrados y humanos, se distingue por utilizar receptores específicos de antígenos los cuales son regulados por los linfocitos. Los antígenos son los agentes extraños al cuerpo, provenientes del ambiente, de virus, bacterias, químicos, entre otros. La capacidad de respuesta se aprende. La respuesta inmunitaria es específica y las exposiciones consecutivas al mismo antígeno generan una reacción más rápida, el SIA tiene memoria.
En el caso de los insectos, también existe memoria inmunológica que es mejor conocido como el cebado inmunológico o primado. El cual no está relacionado con la respuesta inmune adquirida, pero permite estar preparado para subsecuentes exposiciones a los agentes extraños, elevando la concentración de hemocitos circulantes. Los hemocitos son las células defensoras presentes en la hemolinfa de los invertebrados. También participan cuerpos grasos, el intestino, las glándulas salivales y otros tejidos.
Figura 4. Proceso de melanización en insectos. Autor Modificado de Xu Chen et al 2019. https://doi.org/10.3389/fphys.2019.01066
La memoria inmunológica, hace que el cuerpo fabrique anticuerpos después de ser vacunados lo que ocasiona que se desencadene una respuesta rápida si se expone al antígeno para el que se fue vacunado.
¿Puedo transmitir ese aprendizaje a otros? Estudios recientes reportan la transferencia parental de la respuesta inmune, llamado primado inmunológico trans-generacional en invertebrados. Esto hace referencia a la protección inmunológica que confieren los padres a la descendencia, cuando aún no madura el sistema inmune de las futuras crías. Este fenómeno se ha estudiado en escarabajos, crustáceos, abejas, avispas, hormigas, chapulines, mariposas, moluscos, entre otros organismos. Esto tiene relevancia ecológica y evolutiva pues es una estrategia costosa para los padres. Por ello, esta respuesta suele estar dirigida principalmente hacia los parásitos o agentes más perjudiciales o prevalentes en su ambiente.
El sistema inmune generalmente es presentado como la maquinaria de defensa, no obstante, tiene otras funciones en procesos fisiológicos fundamentales como el desarrollo, la reproducción, la cicatrización de heridas, así como en el metabolismo, el sistema nervioso central y el sistema cardiovascular. A continuación, mencionaré algunos ejemplos. Se ha observado la intervención de los glóbulos blancos en la muerte celular programada del músculo de la cola y el cuerpo durante la metamorfosis de la rana (Xenopus laevis). En el caso de la reproducción se ha documentado la participación de los linfocitos en la remodelación tisular que se produce durante la ovulación, así como la intervención de los leucocitos en la remodelación de las arterias del útero que irrigan la placenta con sangre. Un defecto en esta remodelación conduce a una disminución en el paso de la sangre lo que conlleva a restricción en el crecimiento intrauterino y preeclampsia.
Pies de figuras:
Figura 1. Elementos que conforman el sistema inmune. Autor: Tobías Portillo
Figura 2. Respuesta inmune. Autor: Paintman DO11.10
Figura 3. Estructura de un anticuerpo. Autor: Gustavo Carra
Figura 4. Proceso de melanización en insectos. Autor Modificado de Xu Chen et al 2019. https://doi.org/10.3389/fphys.2019.01066